એસી માપન પુલ અને તેનો ઉપયોગ

એસી સર્કિટમાં, બ્રિજ સર્કિટનો ઉપયોગ માપન હેતુઓ માટે થાય છે. આ યોજનાઓ કેપેસિટર્સ અને ઇન્ડક્ટન્સના મૂલ્યો, કેપેસિટરના ડાઇલેક્ટ્રિક નુકસાનના કોણના સ્પર્શક, તેમજ કોઇલના પરસ્પર ઇન્ડક્ટન્સના મૂલ્યો નક્કી કરવાનું શક્ય બનાવે છે.

એસી બ્રિજને માપવા એ સંપૂર્ણપણે અલગ યોજનાઓ છે, તેમની નીચે ચર્ચા કરવામાં આવશે. સૌથી વધુ લોકપ્રિય ચાર હાથો સાથે સંતુલિત પુલ છે, જ્યાં પરોપજીવી પરિમાણોના વળતર સાથે ઇન્ડક્ટન્સ, કેપેસિટેન્સ અને ડાઇલેક્ટ્રિક નુકશાન સ્પર્શકોને માપવાની પ્રક્રિયાઓ કરી શકાય છે.

એસી મેઝરમેન્ટ બ્રિજ સર્કિટના બે જૂથો ખાસ કરીને અભિવ્યક્ત છે: ટ્રાન્સફોર્મર બ્રિજ (ઇન્ડક્ટિવલી જોડીવાળા આર્મ્સ સાથે) અને કેપેસિટીવ બ્રિજ. કેપેસિટીવ બ્રિજ એ ચાર આર્મ્સવાળા સર્કિટ છે જેમાં કેપેસિટીવ અને એક્ટિવ એલિમેન્ટ્સ આર્મ્સમાં ઇન્સ્ટોલ કરેલા છે. ટ્રાન્સફોર્મર બ્રિજ બે હાથોમાં ટ્રાન્સફોર્મર સેકન્ડરી વિન્ડિંગ્સની હાજરી દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે જે પુલને શક્તિ આપવા માટે સેવા આપે છે.

કેપેસિટીવ સર્કિટની વાત કરીએ તો, તેમાં સતત કેપેસીટન્સ અને વેરીએબલ (સક્રિય) રેઝિસ્ટર અને કોન્સ્ટન્ટ (સક્રિય) રેઝિસ્ટર અને ચલ કેપેસીટન્સ બંનેનો સમાવેશ થઈ શકે છે. સતત કેપેસીટન્સ બ્રિજ બાંધવો સરળ છે કારણ કે તેને ખાસ રેટ કરેલ વેરિયેબલ કેપેસિટરની જરૂર નથી, તેના બદલે ત્યાં પ્રતિરોધકો (સક્રિય પ્રતિકાર)નો પૂરતો પુરવઠો છે.

વેરિયેબલ રેઝિસ્ટરનો આભાર, બ્રિજ સર્કિટને પ્રતિક્રિયાશીલ અને સક્રિય વોલ્ટેજ ઘટકોના સંદર્ભમાં સંતુલિત કરી શકાય છે. એક વેરિયેબલ રેઝિસ્ટરને કેપેસીટન્સ મૂલ્યો અનુસાર માપાંકિત કરવામાં આવે છે, અન્ય ડાઇલેક્ટ્રિક નુકશાન સ્પર્શક મૂલ્યો અનુસાર. પરિણામે, અભ્યાસ કરેલ કેપેસિટરની સમકક્ષ શ્રેણી સર્કિટ પ્રાપ્ત થાય છે. નીચેની સમાનતા પુલની આ સંતુલન સ્થિતિને પ્રતિબિંબિત કરશે, અને કાલ્પનિક અને વાસ્તવિક ભાગોની સમાનતા માત્ર માંગેલી માત્રાના મૂલ્યો આપશે:

પરંતુ વાસ્તવમાં, પરોપજીવી પરિમાણો હંમેશા દેખાય છે અને ઑડિયો ફ્રીક્વન્સીઝ પર પહેલેથી જ ભૂલો આપે છે. પરોપજીવી ઇન્ડક્ટન્સ, કેપેસિટેન્સ, વાહકતા આ ભૂલોના સ્ત્રોત છે, ડાઇલેક્ટ્રિક નુકશાન કોણ માપનની ચોકસાઈ જોખમમાં છે. આ પરિબળોના પ્રભાવને ઘટાડવાના પગલાં એ પ્રથમ રેઝિસ્ટરનું બિન-પ્રવાહાત્મક અને કેપેસિટીવ વિન્ડિંગ છે. પરંતુ વાસ્તવમાં આ પ્રભાવોને યોગ્ય રીતે વળતર આપવું જરૂરી છે.

તેથી, પરોપજીવી ઇન્ડક્ટન્સની ભરપાઈ કરવા માટે, ટ્રાયમર કેપેસિટર બીજા રેઝિસ્ટર સાથે સમાંતર રીતે જોડાયેલ છે. વધુમાં, પરોપજીવી કેપેસિટીન્સ અને પરોપજીવી પ્રતિકાર ઇન્સ્યુલેટીંગ ભાગો અને ટ્રાન્સફોર્મરની હાજરીથી ઉદ્ભવે છે, તેથી ટ્રાન્સફોર્મરને જ બમણું ઢાલ કરવું જરૂરી છે.ભાગોની ક્ષમતા અને વાહકતાની અસર ઘટાડવા માટે, તેઓ ફ્લોરોપ્લાસ્ટિક જેવા ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા ડાઇલેક્ટ્રિક્સથી બનેલા છે. ઓડિયો ફ્રીક્વન્સી જનરેટર પાવર સ્ત્રોત તરીકે યોગ્ય છે.

પુલોમાં ઉપયોગમાં લેવાતા સતત પ્રતિકાર એક ફાયદો આપે છે: વેરીએબલ રેઝિસ્ટરને માપાંકિત કરવાની જરૂર નથી. હથિયારોમાં, માત્ર એક સતત પ્રતિકાર, સતત કેપેસિટર અને ચલ કેપેસિટર્સ છે. તેમની ક્ષમતાઓનું માપન સીધા જ શક્ય છે. અભ્યાસ હેઠળની ક્ષમતા ફક્ત ટર્મિનલ્સ સાથે જોડાયેલ છે, જે પછી ચલ કેપેસિટર્સને સમાયોજિત કરીને પુલને સંતુલિત કરવામાં આવે છે. ગણતરીઓ સૂત્રો અનુસાર હાથ ધરવામાં આવે છે જેમાંથી તે જોઈ શકાય છે કે સ્પર્શક માટેનો સ્કેલ સીધા સૂત્રમાંથી મેળવવામાં આવે છે. ચલ કેપેસીટન્સ સાથે, કારણ કે પ્રતિકાર અને આવર્તન અપરિવર્તિત છે:

ઇન્ડક્ટિવલી કનેક્ટેડ આર્મ્સ (ટ્રાન્સફોર્મર બ્રિજ) સાથે માપન પુલ સંખ્યાબંધ પાસાઓમાં કેપેસિટીવ બ્રિજ કરતાં શ્રેષ્ઠ છે: સ્પર્શક અને કેપેસિટીન્સની દ્રષ્ટિએ ઉચ્ચ સંવેદનશીલતા, પરોપજીવી વાહકતાનો નીચો પ્રભાવ, કોઈપણ રીતે, આર્મ્સની સમાંતર.

મલ્ટી-સેક્શન ટ્રાન્સફોર્મર્સ પુલની ઓપરેટિંગ રેન્જ (માપવાના સ્કેલ)ને મોટા પ્રમાણમાં વિસ્તૃત કરી શકે છે. ત્યાં ઘણી લાક્ષણિક ટ્રાન્સફોર્મર બ્રિજ ડિઝાઇન છે, પરંતુ સૌથી વધુ લોકપ્રિય ડબલ ટ્રાન્સફોર્મર બ્રિજ છે:

વળાંકની સંખ્યાની ગણતરી કરીને સાંકળ સંપૂર્ણપણે નિયંત્રિત થાય છે; તેને વેરિયેબલ કેપેસિટર્સ અથવા વેરિયેબલ રેઝિસ્ટર્સની જરૂર નથી. આ રીતે, મલ્ટી-સેક્શન ટ્રાન્સફોર્મર્સની વિશાળ શ્રેણી સાથે મીટર બનાવવાનું શક્ય છે, અને ઓછામાં ઓછા નમૂના તત્વોની જરૂર છે.

અહીં સર્કિટ ગેલ્વેનિકલી અલગ છે, એટલે કે, તે સ્પષ્ટ છે કે પરોપજીવી જોડાણોને લીધે દખલ ન્યૂનતમ છે, તેથી કનેક્ટિંગ વાયર પ્રમાણમાં લાંબા હોઈ શકે છે. જ્યારે પુલ સંતુલનમાં હોય ત્યારે નીચેના સમીકરણો માન્ય છે:

જેમ તમે જાણો છો, જ્યારે કેપેસિટર્સની ક્ષમતાને માપવાની વાત આવે છે, ત્યારે ડાઇલેક્ટ્રિક નુકશાન સ્પર્શકના સ્વરૂપમાં સક્રિય નુકસાન સામે આવે છે. તેથી, આ પરિમાણ અનુસાર, કેપેસિટરને ત્રણ જૂથોમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે (અને સમકક્ષ સર્કિટ, અનુક્રમે, આ આવર્તન પર અલગ પડે છે):

નીચેના ગુણોત્તરો એસી સર્કિટમાં કેપેસિટરના અવરોધ અને શ્રેણી અને સમાંતર સમકક્ષ સર્કિટમાં તેની સ્પર્શકને પ્રતિબિંબિત કરે છે:

લોસલેસ કેપેસિટરની ક્ષમતાનું માપન નીચેની યોજના અનુસાર હાથ ધરવામાં આવે છે, જ્યાં બે સક્રિય આર્મ્સ તેમના મૂલ્યોના ગુણોત્તર દ્વારા માપન મર્યાદા નક્કી કરે છે, અને નમૂના કેપેસીટન્સ ચલ છે. અહીં, માપન પ્રક્રિયામાં, રેઝિસ્ટરનો ગુણોત્તર પસંદ કરવામાં આવે છે, નમૂનાના કેપેસીટન્સનું મૂલ્ય બદલાય છે. પુલ સંતુલન અભિવ્યક્તિ છે:

લો-લોસ કેપેસીટન્સ માપન કેપેસિટર રિપ્લેસમેન્ટ સિક્વન્સ સ્કીમ અનુસાર હાથ ધરવામાં આવે છે, જ્યારે કેપેસીટન્સ અને સક્રિય પ્રતિકારને બદલીને પુલને સંતુલિત કરીને, શૂન્ય સૂચક સ્કેલના ન્યૂનતમ વાંચન સુધી પહોંચે છે. સમાનતાની સ્થિતિ નીચેના અભિવ્યક્તિઓ આપે છે:

નોંધપાત્ર ડાઇલેક્ટ્રિક નુકસાન સાથેના કેપેસિટરને સમકક્ષ સર્કિટમાં ઉપરોક્ત યોજના અનુસાર, નમૂના સાથે સમાંતર રીતે જોડાયેલા પ્રતિકારની જરૂર પડે છે. સ્પર્શક માટેનું સૂત્ર આના જેવું દેખાશે:

તેથી, પુલનો ઉપયોગ કરીને, પીએફના એકમોથી દસ માઇક્રોફારાડ્સ સુધીના નજીવા મૂલ્યો સાથે અને ઉચ્ચ સ્તરની ચોકસાઈ (તીવ્રતાના 1 થી 3 ઓર્ડર સુધી) સાથે વાસ્તવિક કેપેસિટર્સની ક્ષમતાને માપવાનું શક્ય છે.

ઉપર વર્ણવેલ અભિગમનો ઉપયોગ કરીને ઇન્ડક્ટન્સને માપવાથી, કેપેસિટેન્સ સાથે તુલના કરવી શક્ય છે અને જરૂરી નથી કે ઇન્ડક્ટન્સ સાથે, કારણ કે ચોક્કસ ચલ ઇન્ડક્ટન્સ બનાવવું એ સરળ કાર્ય નથી. તેથી તેઓ ઇન્ડક્ટર્સને બદલે સેમ્પલ કેપેસીટન્સ સમકક્ષ સર્કિટનો ઉપયોગ કરે છે. સંતુલન સ્થિતિ તમને પ્રતિકાર અને ઇન્ડક્ટન્સ શોધવા માટે પરવાનગી આપે છે, પરિણામ નીચેના સ્વરૂપમાં લખાયેલ છે:

તમે Q પરિબળ પણ શોધી શકો છો:

અલબત્ત, ટર્ન-ટુ-ટર્ન કેપેસીટન્સ નાની વિકૃતિઓ આપશે, પરંતુ તે ઘણીવાર નજીવી હોય છે.